專(zhuān)利名稱：光學(xué)元件的制造方法及制造裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對(duì)熔融玻璃滴進(jìn)行加壓成形來(lái)制造具有對(duì)置的兩個(gè)光學(xué)面的光學(xué)元件的光學(xué)元件的制造方法及用于實(shí)施該制造方法的光學(xué)元件的制造裝置。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，用成形模具對(duì)玻璃原料進(jìn)行加壓成形而制造出的光學(xué)元件，作為數(shù)碼相 機(jī)用透鏡、DVD等光拾取透鏡、移動(dòng)電話用照相機(jī)透鏡、光通信用耦合透鏡、用于將從半導(dǎo)體 激光器輸出的橢圓形狀的輸出光束整形成圓形的光束整形元件等而得到廣泛應(yīng)用。此外，隨著光學(xué)產(chǎn)品的小型化、高精度化的要求，針對(duì)玻璃制光學(xué)元件所要求的 性能也越來(lái)越高，針對(duì)對(duì)置的兩個(gè)光學(xué)面的相對(duì)位置與設(shè)計(jì)值的偏移量(以下稱為“偏心 量”)所要求的性能也越來(lái)越嚴(yán)格。在作為DVD用拾取透鏡等而使用的高NA透鏡中，偏心 量的容許公差極小，需要限制在例如0. Ιμπι以下的范圍內(nèi)。作為上述玻璃制光學(xué)元件的制造方法之一，公知有預(yù)先作成具有規(guī)定重量及形狀 的玻璃料滴，將該玻璃料滴與成形模具一起加熱到玻璃可變形的溫度之后，用成形模具將 玻璃料滴加壓成形的方法(以下稱為“再熱式壓制法”)(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2)。根據(jù)專(zhuān)利文獻(xiàn)1、2的記載，通過(guò)在套筒內(nèi)對(duì)成形模具的傾斜進(jìn)行調(diào)整的方法(專(zhuān) 利文獻(xiàn)1)、與上下模的按壓動(dòng)作獨(dú)立地從上下模的側(cè)面上下同時(shí)地對(duì)模具的外周進(jìn)行加壓 的方法(專(zhuān)利文獻(xiàn)2)，能夠抑制偏心量。但是，在這種再熱式壓制法中，每次成形都需要反 復(fù)對(duì)模具及玻璃料滴進(jìn)行加熱和冷卻，因此存在1次成形所需的時(shí)間非常長(zhǎng)的問(wèn)題。另外，作為玻璃成形體的另一制造方法，公知有向預(yù)先加熱到了規(guī)定溫度的下模 上滴下熔融玻璃滴，在所滴下的熔融玻璃滴達(dá)到可變形的溫度期間，用上模和下模進(jìn)行加 壓成形的方法(以下稱為“液滴成形法”)(例如參照專(zhuān)利文獻(xiàn)3)。該方法無(wú)需對(duì)成形模具 等反復(fù)進(jìn)行加熱和冷卻，能夠從熔融玻璃滴直接制成玻璃成形體，因此1次成形所需的時(shí) 間非常短，因而受到了關(guān)注。專(zhuān)利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2005-306644號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)平10-182173號(hào)公報(bào)專(zhuān)利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2005-320199號(hào)公報(bào)然而，對(duì)于液滴成形法，在使上模從下模的上方退避了的狀態(tài)下，在向下模上滴下 了熔融玻璃滴之后且進(jìn)行加壓成形之前，為了使上模和下模成為規(guī)定的上下關(guān)系，而需要 對(duì)上模和下模進(jìn)行相對(duì)移動(dòng)的工序。而且，滴下了的熔融玻璃滴會(huì)隨著時(shí)間急速冷卻，因此 必需以相當(dāng)高的速度使上模和下模相對(duì)移動(dòng)。因此，若為了減小偏心量而減小套筒與成形 模具之間的間隙，則向套筒插入成形模具時(shí)易發(fā)生碰撞，導(dǎo)致難以制造性能穩(wěn)定的光學(xué)元 件。而且，專(zhuān)利文獻(xiàn)1中記載的方法存在無(wú)法對(duì)應(yīng)大于套筒與成形模具的間隙量的偏 心，而且無(wú)法對(duì)應(yīng)兩個(gè)光學(xué)面的平行偏移的問(wèn)題。而且，在成形模具的加工上，難以使成形模具的外徑中心軸與成形面的軸完全一致，通常外徑中心軸與成形面的軸具有某種程度的偏移的情況較多。專(zhuān)利文獻(xiàn)2中記載的方法為從側(cè)面對(duì)上下的成形模具進(jìn)行加壓而使外徑中心軸一致的方法，因此，在成形模具 的外徑中心軸與成形面的軸不一致的情況下，原理上無(wú)法對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)正。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明鑒于上述技術(shù)課題而做出，本發(fā)明的目的在于，提供一種在通過(guò)液滴成形 法來(lái)制造具有對(duì)置的兩個(gè)光學(xué)面的光學(xué)元件時(shí)，能夠確保高偏心精度的光學(xué)元件的制造方 法。此外，本發(fā)明的其他目的在于提供一種用于實(shí)施該制造方法的光學(xué)元件的制造裝置。為了解決上述課題，本發(fā)明具有以下特征。1. 一種光學(xué)元件的制造方法，由具有上模及下模的成形模具對(duì)熔融玻璃滴進(jìn)行加 壓成形，從而來(lái)制造具有對(duì)置的兩個(gè)光學(xué)面的光學(xué)元件的，其特征在于，包括將上述成形 模具加熱至規(guī)定溫度的加熱工序；向上述下模滴下上述熔融玻璃滴的滴下工序；使上述上 模和上述下模沿上下方向相對(duì)移動(dòng)，對(duì)上述熔融玻璃滴加壓來(lái)成形上述光學(xué)元件的加壓工 序；其中，基于通過(guò)上述加壓工序而成形的光學(xué)元件的上述兩個(gè)光學(xué)面的位置偏移量，來(lái)調(diào) 整上述加壓工序中的上述上模和上述下模的水平方向的相對(duì)位置及傾斜中的至少一個(gè)。2.在上述1所述的光學(xué)元件的制造方法中，其特征在于，在上述滴下工序和上述 加壓工序中，上述上模和上述下模的水平方向的相對(duì)位置不同，在上述滴下工序與上述加 壓工序之間，具有使上述上模及上述下模的至少一個(gè)沿水平方向移動(dòng)的移動(dòng)工序，上述加 壓工序中的上述上模和上述下模的水平方向的相對(duì)位置的調(diào)整是通過(guò)改變?cè)谏鲜鲆苿?dòng)工 序中移動(dòng)的上述上模及上述下模的至少一個(gè)的停止位置來(lái)進(jìn)行的。3.在上述2所述的光學(xué)元件的制造方法中，其特征在于，在上述滴下工序和上述 加壓工序中，上述下模的水平方向的位置不同，在上述滴下工序與上述加壓工序之間，具有 使上述下模沿水平方向移動(dòng)的移動(dòng)工序，上述加壓工序中的上述上模和上述下模的水平方 向的相對(duì)位置的調(diào)整是通過(guò)改變?cè)谏鲜鲆苿?dòng)工序中移動(dòng)了的上述下模的停止位置來(lái)進(jìn)行 的。4.在上述3所述的光學(xué)元件的制造方法中，其特征在于，在上述加壓工序中，通過(guò) 使上述上模下降來(lái)進(jìn)行加壓。5.在上述3所述的光學(xué)元件的制造方法中，，其特征在于，上述加壓工序中的上述 上模和上述下模的傾斜的調(diào)整是通過(guò)改變上述上模的角度來(lái)進(jìn)行的。6.在上述1 5中任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的制造方法中，，其特征在于，上述兩個(gè) 光學(xué)面的位置偏移量是通過(guò)測(cè)定上述光學(xué)元件的透過(guò)波前像差而求得。7.在上述1至6中任任一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的制造方法中，其特征在于，上述上模 及上述下模的至少一個(gè)具有用于轉(zhuǎn)印標(biāo)記的標(biāo)記轉(zhuǎn)印部，該標(biāo)記用于識(shí)別相對(duì)于上述光學(xué) 元件的位置。8.在上述7中所述的光學(xué)元件的制造方法中，其特征在于，標(biāo)記轉(zhuǎn)印部由凹部形 成，上述凹部的深度D為0. 5 μ m以上、20 μ m以下，上述凹部的寬度W為3 μ m以上、200 μ m 以下。9.在上述8中所述的光學(xué)元件的制造方法中，其特征在于，上述標(biāo)記的長(zhǎng)度為形 成有該標(biāo)記的光學(xué)面的有效徑的5%以上、30%以下。
10. 一種光學(xué)元件的制造裝置，其用于對(duì)熔融玻璃滴進(jìn)行加壓成形來(lái)制造具有對(duì) 置的兩個(gè)光學(xué)面的光學(xué)元件，其特征在于，具有具有上模及下模的成形模具；用于將上述 成形模具加熱至規(guī)定溫度的加熱單元；用于向上述下模滴下上述熔融玻璃滴的滴下單元； 加壓?jiǎn)卧溆糜谑股鲜錾夏：蜕鲜鱿履Ｑ厣舷路较蛳鄬?duì)移動(dòng)來(lái)對(duì)上述熔融玻璃滴加壓； 水平位置調(diào)整單元，其用于調(diào)整對(duì)上述熔融玻璃滴加壓時(shí)的上述上模和上述下模的水平方 向的相對(duì)位置；傾斜調(diào)整單元，其用于調(diào)整對(duì)上述熔融玻璃滴加壓時(shí)的上述上模及上述下 模的至少一個(gè)的傾斜。根據(jù)本發(fā)明，基于根據(jù)先制造出的光學(xué)元件的特性計(jì)算出的兩個(gè)光學(xué)面的位置偏 移量，對(duì)加壓工序中的上模和下模的水平方向的相對(duì)位置及傾斜中的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整， 因此，能夠?qū)⑺圃斓墓鈱W(xué)元件的兩個(gè)光學(xué)面的位置偏移量抑制到最小限度。因此，在通過(guò) 液滴成形法來(lái)制造具有對(duì)置的兩個(gè)光學(xué)面的光學(xué)元件的情況下，即便在成形模具的外徑中 心軸與成形面的軸不一致時(shí)，也能夠確保高的偏心精度。


圖1是示意性地示出本發(fā)明的光學(xué)元件的制造裝置10的圖(在滴下工序中的狀 態(tài))。圖2是示意性地示出本發(fā)明的光學(xué)元件的制造裝置10的圖(在加壓工序中的狀 態(tài))。圖3是下模12附近的立體圖。圖4是上?；?6的A-A剖視圖。圖5是示出用于制造光學(xué)元件的基本工序的流程圖。圖6是示出對(duì)上模11和下模12的水平方向的相對(duì)位置及傾斜進(jìn)行調(diào)整的工序的 流程圖。圖7是示出計(jì)算光學(xué)元件25的兩個(gè)光學(xué)面的位置偏移量的工序的流程圖。圖8是示出通過(guò)本發(fā)明的制造方法所制造的光學(xué)元件25的示意圖。圖9是示出作為標(biāo)記轉(zhuǎn)印部而具有凹部18的下模12的圖。圖10是用于說(shuō)明傾斜量(α )及傾斜方向(θ )的示意圖。符號(hào)說(shuō)明如下10…光學(xué)元件的制造裝置；11…上模；12…下模；13…成形模具；14xU4yU4z-滾珠絲杠；15x、15y、15z...伺服馬達(dá)；16…上?；?7…下?；?；18…凹部；19…調(diào)整螺 絲；20…熔融玻璃滴；25…光學(xué)元件；26…標(biāo)記；27a、27b…光學(xué)面；31、32…加熱器；33a、 33b…對(duì)稱軸；Sll…加熱工序；S13…滴下工序；S14…移動(dòng)工序；S15…加壓工序。
具體實(shí)施例方式下面，結(jié)合圖1 圖10對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。(光學(xué)元件的制造裝置)首先，結(jié)合圖1 圖4對(duì)本發(fā)明的光學(xué)元件的制造裝置10的構(gòu)成進(jìn)行說(shuō)明。圖1 及圖2是示意性地示出本發(fā)明的光學(xué)元件的制造裝置10的圖，圖1表示在滴下工序中的狀 態(tài)，圖2表示在加壓工序中的狀態(tài)。此外，圖3是下模12附近的立體圖，圖4是上?；?6的A-A剖視圖。用于對(duì)熔融玻璃滴20進(jìn)行加壓成形的成形模具13具有上模11及下模12，上模11支承于上?；?6的下表面，下模12支承于下?；?7的上表面。上?；?6構(gòu)成 為，能夠通過(guò)本發(fā)明的加壓?jiǎn)卧?、即伺服馬達(dá)15z及滾珠絲杠14z沿上下方向(ζ方向)移動(dòng)。在本實(shí)施方式中構(gòu)成為利用加壓?jiǎn)卧獌H使上模11沿上下方向移動(dòng)，但是本發(fā)明 不局限于該方式，可以構(gòu)成為僅使下模12移動(dòng)，也可以構(gòu)成為使上模11和下模12雙方沿 上下方向移動(dòng)。此外，加壓?jiǎn)卧痪窒抻谒欧R達(dá)15z及滾珠絲杠14z，可以適當(dāng)?shù)剡x擇使 用步進(jìn)式馬達(dá)、油壓汽缸、空壓汽缸等公知的單元。下?；?7構(gòu)成為能夠由伺服馬達(dá)15x及滾珠絲杠14x移動(dòng)，由此，下模12能夠 在接收滴下來(lái)的熔融玻璃滴20的位置(滴下位置Pl)和與上模11對(duì)置且用于對(duì)熔融玻璃 滴20加壓的位置(加壓位置P2)之間移動(dòng)。移動(dòng)單元只要能夠使上模11和下模12沿水 平方向相對(duì)移動(dòng)即可，可以如本實(shí)施方式這樣是僅使下模12移動(dòng)的構(gòu)成，也可以是僅使上 模11移動(dòng)或者使上模11和下模12雙方移動(dòng)的構(gòu)成。但是，如果在滴下工序和加壓工序中 使下模移動(dòng)，從而使滴下位置Pl與加壓位置P2不同，則可以在某個(gè)下模處于加壓工序期間 利用其他下模來(lái)接受熔融玻璃的滴下，因而優(yōu)選。而且，由于使具有水平方向的移動(dòng)單元的 下模也沿上下方向移動(dòng)，會(huì)導(dǎo)致機(jī)構(gòu)變得復(fù)雜，因而優(yōu)選在加壓工序中的上模與下模的上 下的相對(duì)移動(dòng)通過(guò)使上模移動(dòng)來(lái)進(jìn)行。伺服馬達(dá)15x及滾珠絲杠14x還作為水平位置調(diào)整單元而發(fā)揮作用，該水平位置 調(diào)整單元用于對(duì)熔融玻璃滴20加壓時(shí)來(lái)調(diào)整上模11與下模12在χ方向的相對(duì)位置進(jìn)行 調(diào)整。此外，同樣，作為用于調(diào)整y方向的相對(duì)位置的水平位置調(diào)整單元，具有如圖3所示 的伺服馬達(dá)15y及滾珠絲杠14y。此外，作為用于對(duì)上模11和下模12的傾斜進(jìn)行調(diào)整的傾斜調(diào)整單元，在上?；?16具有調(diào)整螺絲19。調(diào)整螺絲19如圖4所示以120°間隔(圓周3等分)配置有3根，通 過(guò)調(diào)整調(diào)整螺絲19從上?；?6的突出量，能夠?qū)ι夏?1相對(duì)于上?；?6的角度進(jìn) 行調(diào)整。上模11及下模12的材料可以從作為用于對(duì)玻璃制光學(xué)元件進(jìn)行加壓成形的成形 模具而公知的材料中適當(dāng)選擇使用，例如耐熱合金(不銹鋼等)、以炭化鎢為主要成分的超 硬材料、各種陶瓷(炭化硅素、氮化硅素、氮化鋁等)、含有碳的復(fù)合材料等。此外，能夠使用 在這些材料的表面形成各種金屬、陶瓷、碳等保護(hù)膜的材料。可以用相同材料構(gòu)成上模11 及下模12，也可以分別用不同的材料構(gòu)成。此外，上模11及下模12構(gòu)成為，由加熱單元即加熱器31、32分別加熱至規(guī)定溫 度。作為加熱單元，能夠適當(dāng)選擇使用公知的加熱單元。例如能夠使用埋入被加熱部材的 內(nèi)部來(lái)進(jìn)行使用的筒形加熱器、與被加熱部材的外側(cè)接觸來(lái)進(jìn)行使用的片狀加熱器、紅外 線加熱裝置、高頻感應(yīng)加熱裝置等。光學(xué)元件的制造裝置10具備存儲(chǔ)溶融狀態(tài)的玻璃22的溶融槽21、和設(shè)置于其下 部的噴嘴23，以作為用于向下模12滴下熔融玻璃滴20的滴下單元。(玻璃成形體的制造方法)接下來(lái)，結(jié)合圖5 圖10對(duì)本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法進(jìn)行說(shuō)明。圖5是示出用于制造光學(xué)元件的基本工序的流程圖。圖6是示出對(duì)上模11與下模12的水平方向的相對(duì)位置及傾斜進(jìn)行調(diào)整的工序的流程圖，圖7是示出對(duì)光學(xué)元件25的兩個(gè)光學(xué)面的位置偏 移量進(jìn)行計(jì)算的工序的流程圖。首先，用圖5所示的流程圖，按順序?qū)Ρ景l(fā)明的光學(xué)元件的制造方法的各工序進(jìn) 行說(shuō)明。首先，將成形模具13加熱至規(guī)定溫度(加熱工序Sl 1)。所謂規(guī)定溫度，是能夠?qū)?學(xué)元件25形成良好的兩個(gè)光學(xué)面的溫度即可。一般情況下，若上模11、下模12的溫度過(guò)低， 便會(huì)難以形成良好的光學(xué)面。相反，過(guò)度地升高溫度，容易發(fā)生與玻璃溶合或者會(huì)導(dǎo)致上模 11及下模12的壽命變短，因而也不優(yōu)選。通常設(shè)定為玻璃的玻璃轉(zhuǎn)移點(diǎn)溫度Tg-100°C Tg+100°C范圍內(nèi)的溫度，實(shí)際加工時(shí)，適合的溫度會(huì)因玻璃的種類(lèi)、玻璃成形體的形狀或大 小、上模11或下模12的材料、保護(hù)膜的種類(lèi)等各種條件的不同而不同，因此優(yōu)選在實(shí)驗(yàn)中 求得合適的溫度。上模11和下模12的加熱溫度可以是相同溫度，也可以是不同溫度。在本發(fā)明中，由于向被加熱至規(guī)定溫度的成形模具13滴下熔融玻璃滴20并進(jìn)行 加壓成形，因此能夠使成形模具13的加熱溫度保持不變來(lái)進(jìn)行一系列的工序。而且，能夠 使成形模具13的加熱溫度保持不變來(lái)反復(fù)制造多個(gè)光學(xué)元件25。因此，每制造1個(gè)光學(xué)元 件25無(wú)需對(duì)成形模具13反復(fù)進(jìn)行升溫和冷卻，因而能夠以極短的時(shí)間高效地制造光學(xué)元 件。在這里，使成形模具13的加熱溫度保持不變，意思是用于對(duì)上模11及下模12進(jìn) 行加熱的溫度制御的目標(biāo)設(shè)定溫度保持不變。因此，并不是要防止各工序?qū)嵤┻^(guò)程中的因 與熔融玻璃滴20的接觸等而導(dǎo)致的溫度變動(dòng)，而是允許該溫度變動(dòng)。接下來(lái)，使下模12移動(dòng)到滴下位置Pl (S12)，向下模12滴下熔融玻璃滴20 (滴下 工序S13)(圖1參照)。溶融槽21被未圖示的加熱器加熱，在內(nèi)部存儲(chǔ)溶融狀態(tài)的玻璃22。在溶融槽21 的下部設(shè)置有噴嘴23，溶融狀態(tài)的玻璃22因自重而通過(guò)噴嘴23的內(nèi)部設(shè)置的流路，并因表 面張力而積存于先端部。若在噴嘴23的先端部積存一定重量的熔融玻璃，則自然地與噴嘴 23的先端部分離，從而一定重量的熔融玻璃滴20向下方滴下。所滴下的熔融玻璃滴20的重量，能夠通過(guò)噴嘴23的先端部的外徑來(lái)進(jìn)行調(diào)整，并 且其因玻璃的種類(lèi)等的不同而不同，但能夠滴下0. Ig 2g左右的熔融玻璃滴20。此外，能 夠通過(guò)噴嘴23的內(nèi)徑、長(zhǎng)度、加熱溫度等對(duì)玻璃滴的滴下間隔進(jìn)行調(diào)整。因此，通過(guò)適當(dāng)設(shè) 定上述條件，能夠以規(guī)定的間隔滴下規(guī)定重量的熔融玻璃滴。而且，也可以不從噴嘴23向下模12直接滴下熔融玻璃滴20，而使從噴嘴23滴 下的熔融玻璃滴20與設(shè)置了貫通細(xì)孔的部材碰撞，使碰撞后的熔融玻璃滴20的一部分 作為微小滴通過(guò)貫通細(xì)孔而向下模12滴下。這樣，能夠制造例如0. OOlg 0. 3g這樣的 微小光學(xué)元件。此外，通過(guò)改變貫通細(xì)孔的直徑，便能夠調(diào)整熔融玻璃滴的體積而無(wú)需更 換噴嘴23，能夠高效地制造多種玻璃成形體，因而優(yōu)選。該方法詳細(xì)地記載在日本特開(kāi) 2002-154834號(hào)公報(bào)中。對(duì)于所能使用的玻璃的種類(lèi)沒(méi)有特別的限制，能夠根據(jù)用途來(lái)選擇使用公知的玻 璃。例如可以舉出硼硅酸鹽玻璃、硅酸鹽玻璃、磷酸玻璃、鑭系玻璃等光學(xué)玻璃。接下來(lái)，將下模12移動(dòng)到與上模11對(duì)置并用于對(duì)熔融玻璃滴20加壓的位置(加壓位置P2)(移動(dòng)工序S14)?；诟鶕?jù)在制造所要制造的光學(xué)元件25之前制造出的光學(xué) 元件25的特性所算出的兩個(gè)光學(xué)面的位置偏移量，來(lái)調(diào)整加壓位置P2處的上模11與下模 12的水平方向的相對(duì)位置及傾斜的至少一個(gè)。因此，即便在上模11或下模12的外徑中心 軸與成形面的軸不一致的情況下，也能夠?qū)⑺圃斓墓鈱W(xué)元件25的兩個(gè)光學(xué)面的位置偏 移量抑制到最小限度，能夠確保高的偏心精度。對(duì)加壓位置P2處的上模11與下模12的水平方向的相對(duì)位置的調(diào)整，由χ方向的調(diào)整單元即伺服馬達(dá)15x及滾珠絲杠14x、和y方向的調(diào)整單元即伺服馬達(dá)15y及滾珠絲 杠14y來(lái)進(jìn)行。此外，傾斜的調(diào)整由調(diào)整螺絲19來(lái)進(jìn)行。另外，關(guān)于對(duì)水平方向的相對(duì)位 置及傾斜進(jìn)行調(diào)整的工序的詳細(xì)內(nèi)容，將在后面進(jìn)行說(shuō)明。使下模12移動(dòng)到加壓位置P2之后，由加壓?jiǎn)卧股夏?1向下方移動(dòng)，從而對(duì)熔 融玻璃滴20加壓(加壓工序S15)(圖2參照)。在加壓工序S15期間，熔融玻璃滴20主要由于在與成形模具13接觸的接觸面上 的散熱而迅速被冷卻，固化后成為光學(xué)元件25。優(yōu)選在冷卻到了即便解除加壓?jiǎn)卧募訅海?所形成的光學(xué)面的形狀也不會(huì)變形的溫度之后，解除加壓。由玻璃的種類(lèi)、光學(xué)元件25的 大小或形狀、需要的精度等決定，但是通常只要冷卻至玻璃的Tg附近的溫度即可。此外，所 負(fù)載的負(fù)荷的大小，根據(jù)所制造的光學(xué)元件25的尺寸等來(lái)適當(dāng)設(shè)定即可。最后，使上模11向上方移動(dòng)并退避開(kāi)，回收得的光學(xué)元件25(S16)，光學(xué)元件25 的制造結(jié)束。之后，在繼續(xù)制造光學(xué)元件25的情況下，再次將下模12移動(dòng)到滴下位置 Pl (S12)，重復(fù)以后的工序即可。另外，除了這里所說(shuō)明的工序之外，本發(fā)明的光學(xué)元件的制造方法可以包括其他 工序。例如可以設(shè)置在回收光學(xué)元件25之前檢查光學(xué)元件25的形狀的工序、在回收光學(xué) 元件25之后清潔上模11和下模12的工序等。接著，結(jié)合圖6所示的流程圖，針對(duì)調(diào)整上模11和下模12的水平方向的相對(duì)位置 及傾斜的工序進(jìn)行說(shuō)明。在本發(fā)明中，基于根據(jù)先制造出的光學(xué)元件25的特性所計(jì)算出的兩個(gè)光學(xué)面的 位置偏移量，對(duì)加壓工序S15中的上模11和下模12的水平方向的相對(duì)位置及傾斜的至少 一個(gè)進(jìn)行調(diào)整，從而能夠制造具有高偏心精度的光學(xué)元件25。此外，通過(guò)對(duì)水平方向的相對(duì) 位置及傾斜雙方進(jìn)行調(diào)整，能夠確保更高的偏心精度。在這里，舉例說(shuō)明對(duì)水平方向的相對(duì) 位置及傾斜雙方進(jìn)行調(diào)整的情況。在對(duì)水平方向的相對(duì)位置及傾斜雙方進(jìn)行調(diào)整的情況下，需調(diào)整的參數(shù)為加壓位 置P2的χ坐標(biāo)(x)、y坐標(biāo)(y)、傾斜量(α)及傾斜方向(θ)4個(gè)。圖10是用于說(shuō)明傾斜量(α )及傾斜方向(θ )的示意圖。圖10(a)是從一個(gè)光 學(xué)面27a側(cè)看光學(xué)元件25的圖，圖10 (b)是光學(xué)元件25的B-B剖視圖。該光學(xué)元件25的兩個(gè)光學(xué)面27a、27b均為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面。光學(xué)元件的兩面為 旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面時(shí)，兩個(gè)光學(xué)面的位置偏移表現(xiàn)為各旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面的對(duì)稱軸的偏移。在這里，如圖10所示，一個(gè)光學(xué)面27a的對(duì)稱軸33a與另一個(gè)光學(xué)面27b的對(duì)稱軸 33b所成的角度為傾斜量(α)。需要將該傾斜量(α)抑制在一定的容許范圍內(nèi)。此外，在 與光學(xué)面27b的對(duì)稱軸33b垂直的面內(nèi)，從任意的基準(zhǔn)位置34到光學(xué)面27a的對(duì)稱軸33a 的方向的旋轉(zhuǎn)角度為傾斜方向(Θ)。通常，對(duì)傾斜方向(Θ)本身沒(méi)有特別限定，但是其是用于進(jìn)行使傾斜量(α)降低的調(diào)整所必需的參數(shù)。首先，將上述4個(gè)參數(shù)設(shè)定為任意的初始值(χ = x0、y = y0、α = α 0、θ = θ 0)(S21)，通過(guò)圖5所示的Sll S16的工序來(lái)制造光學(xué)元件25 (S22)。接著，根據(jù)所制造出的光學(xué)元件25的特性算出兩個(gè)光學(xué)面的對(duì)稱軸的偏移量 (dx、dy、d α、d θ ) (S23)。對(duì)于根據(jù)光學(xué)元件25的特性來(lái)求出兩個(gè)光學(xué)面的對(duì)稱軸偏移量 的方法沒(méi)有特別限制，可以根據(jù)光學(xué)元件25的透過(guò)波前像差來(lái)求出對(duì)稱軸偏移量，也可以 根據(jù)光學(xué)元件25的反射偏心和透過(guò)偏心的測(cè)定結(jié)果來(lái)求出對(duì)稱軸偏移量。此外，可以根據(jù) 光學(xué)元件25的兩個(gè)光學(xué)面的形狀測(cè)定結(jié)果來(lái)求出對(duì)稱軸偏移量。其中，根據(jù)透過(guò)波前像差 來(lái)計(jì)算對(duì)稱軸偏移量的方法無(wú)需特殊的測(cè)定裝置，便能夠進(jìn)行高精度的計(jì)算，因而優(yōu)選。之后，判定所計(jì)算出的對(duì)稱軸偏移量當(dāng)中dx和dy是否在容許范圍內(nèi)(S24)。在偏 移出了容許范圍的情況下，分別對(duì)加壓位置P2的χ坐標(biāo)、y坐標(biāo)加上所計(jì)算出的dx、dy,來(lái) 改變加壓位置P2的坐標(biāo)(S25)。改變后的加壓位置P2的坐標(biāo)的χ坐標(biāo)成為x+dx，y坐標(biāo) 成為y+dy0改變了加壓位置P2之后，再次進(jìn)行S22 S24的工序。若dx和dy處于容許范圍 內(nèi)，則接著判定da是否在容許范圍內(nèi)(S26)。在da偏移出容許范圍內(nèi)的情況下，操作調(diào) 整螺絲19來(lái)改變加壓位置P2(S27)，再制造光學(xué)元件25。通過(guò)這樣重復(fù)多次，能夠使dx、 dy、da全部在容許范圍內(nèi)。在這里，在對(duì)傾斜量(da )進(jìn)行判定(S26)之前，進(jìn)行了抑制dx和dy的調(diào)整，這是 由于在dx或dy大的狀態(tài)下有時(shí)難以算出準(zhǔn)確的da。此外，優(yōu)選在改變了 da、d θ (S27) 的情況下再次實(shí)施對(duì)dx和dy的判定(S24)。這是因?yàn)橛捎诟淖兞?da、d θ，dx、dy的值也 發(fā)生了變化。接下來(lái)，結(jié)合圖7所示的流程圖，針對(duì)根據(jù)光學(xué)元件25的透過(guò)波前像差來(lái)計(jì)算對(duì) 稱軸偏移量(dx、dy、d a、d θ )的工序進(jìn)行說(shuō)明。首先，使用干涉儀來(lái)測(cè)定光學(xué)元件25的透過(guò)波前像差(S31)。接著，市售解析軟件 (例如廿^ 3 (zygokk)株式會(huì)社制、MetroPro)等，將S31中測(cè)定的透過(guò)波前像差展開(kāi)成澤 尼克(Zernike)多項(xiàng)式(S32)，取出與兩個(gè)光學(xué)面的對(duì)稱軸偏移對(duì)應(yīng)的澤尼克系數(shù)(S33)。另外，根據(jù)光學(xué)元件25的光學(xué)設(shè)計(jì)值，預(yù)先算出產(chǎn)生了一定量的對(duì)稱軸偏移時(shí)的 澤尼克系數(shù)的變化量(S34)。通過(guò)比較在該計(jì)算中求出的澤尼克系數(shù)的變化量和在S33 中取出的澤尼克系數(shù)的值，能夠計(jì)算出光學(xué)元件25中存在的兩個(gè)光學(xué)面的對(duì)稱軸偏移量 (S35)。在以上的說(shuō)明中，說(shuō)明了光學(xué)元件的兩個(gè)光學(xué)面為旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面的情況。在不 是旋轉(zhuǎn)對(duì)稱非球面的情況、例如是球面或自由曲面的情況下，不具有對(duì)稱軸，但是測(cè)定水平 方向的位置偏移能夠適用本發(fā)明。另外，為了通過(guò)上述方法計(jì)算光學(xué)元件25的兩個(gè)光學(xué)面的對(duì)稱軸偏移量，并根據(jù) 所計(jì)算出的對(duì)稱軸偏移量確定加壓位置P2的坐標(biāo)，需要準(zhǔn)確地把握該光學(xué)元件25被上模 11及下模12加壓時(shí)的、光學(xué)元件25相對(duì)于上模11及下模12的位置關(guān)系。因此，優(yōu)選光學(xué) 元件25具有表示相對(duì)于上模11或下模12的位置關(guān)系的標(biāo)記。為了形成上述標(biāo)記，優(yōu)選上 模11及下模12的至少一個(gè)具有用于轉(zhuǎn)印標(biāo)記的標(biāo)記轉(zhuǎn)印部。通過(guò)將該標(biāo)記轉(zhuǎn)印到光學(xué)元 件25，能夠準(zhǔn)確且穩(wěn)定地對(duì)光學(xué)元件25賦予標(biāo)記。
圖8是示出通過(guò)本發(fā)明的制造方法制造出的光學(xué)元件25的示意圖。對(duì)標(biāo)記的位置沒(méi)有特別的限制，但優(yōu)選設(shè)置于對(duì)光學(xué)性能的影響小，且組裝時(shí)沒(méi)有障礙的位置。例如， 可以如圖8 (a)所示在位于光學(xué)面27a外側(cè)的平面部28設(shè)置標(biāo)記26，也可以如圖8(b)所示 在光學(xué)面27a的、對(duì)光學(xué)性能影響小的外周部設(shè)置標(biāo)記26。此外，可以在光學(xué)元件25的側(cè) 面部29設(shè)置標(biāo)記26。在通過(guò)轉(zhuǎn)印來(lái)形成標(biāo)記26的情況下，從易于對(duì)成形模具13 (上模11及下模12的 至少一個(gè))進(jìn)行加工的觀點(diǎn)出發(fā)，優(yōu)選在成形模具13設(shè)置由凹部形成的標(biāo)記轉(zhuǎn)印部。這種 情況下，通過(guò)轉(zhuǎn)印而形成于光學(xué)元件25的標(biāo)記26為凸?fàn)?。此外，在上?1、下模12中的曲率半徑大的一個(gè)上設(shè)置標(biāo)記轉(zhuǎn)印部。這是因?yàn)橐?于通過(guò)目視識(shí)別或自動(dòng)檢測(cè)所形成的標(biāo)記26。圖9是示出了作為用于轉(zhuǎn)印標(biāo)記26的標(biāo)記轉(zhuǎn)印部而具有凹部18的下模12的圖。 圖9(a)是從上方看下模12的圖，圖9(b)是A-A剖面的局部放大圖。如圖9(a)所示，下模 12在用于形成光學(xué)元件25的成形面12c的外側(cè)設(shè)置的平面12s上，具有作為標(biāo)記轉(zhuǎn)印部的 凹部18。優(yōu)選設(shè)置于成形模具13的凹部18的深度D為0. 5 μ m以上、20 μ m以下，寬度W為 3 μ m以上、200 μ m以下。液滴成形法是用比較低溫的成形模具13 —邊冷卻高溫的熔融玻 璃滴20 —邊對(duì)其進(jìn)行加壓成形的方法，因此，熔融玻璃滴20與成形模具13的接觸面附近 成為迅速冷卻且粘度高的狀態(tài)。因此，凹部18的深度D小于0. 5 μ m或者寬度W小于3 μ m 時(shí)，有時(shí)熔融玻璃滴20難以進(jìn)入凹部18，從而難以通過(guò)轉(zhuǎn)印形成標(biāo)記26。相反，若深度D 大于20 μ m,通過(guò)轉(zhuǎn)印形成的標(biāo)記26易出現(xiàn)缺口。此外，若寬度W大于200 μ m,有時(shí)會(huì)導(dǎo)致 旋轉(zhuǎn)方向的檢測(cè)精度降低。而且，為了易于通過(guò)圖像處理自動(dòng)識(shí)別，并且將外觀品質(zhì)的惡化抑制到最小程度， 優(yōu)選標(biāo)記26的長(zhǎng)度為光學(xué)面的有效徑(直徑)的5%以上、30%以下。
權(quán)利要求
一種光學(xué)元件的制造方法，其通過(guò)具有上模及下模的成形模具對(duì)熔融玻璃滴進(jìn)行加壓成形，從而來(lái)制造具有對(duì)置的兩個(gè)光學(xué)面的光學(xué)元件，其特征在于，具有加熱工序，將上述成形模具加熱至規(guī)定溫度；滴下工序，向上述下模滴下上述熔融玻璃滴；加壓工序，使上述上模和上述下模沿上下方向相對(duì)移動(dòng)，從而對(duì)上述熔融玻璃滴加壓來(lái)成形上述光學(xué)元件；其中，基于通過(guò)上述加壓工序成形的光學(xué)元件的上述兩個(gè)光學(xué)面的位置偏移量，對(duì)上述加壓工序中的上述上模和上述下模的水平方向的相對(duì)位置及傾斜的至少一個(gè)進(jìn)行調(diào)整。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，在上述滴下工序和上述 加壓工序中，上述上模和上述下模的水平方向的相對(duì)位置不同，在上述滴下工序和上述加壓工序之間，具有使上述上模及上述下模的至少一個(gè)沿水平 方向移動(dòng)的移動(dòng)工序；上述加壓工序中的上述上模和上述下模的水平方向的相對(duì)位置的調(diào)整是通過(guò)改變?cè)?上述移動(dòng)工序中移動(dòng)的上述上模及上述下模的至少一個(gè)的停止位置來(lái)進(jìn)行的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，在上述滴下工序和上述 加壓工序中，上述下模的水平方向的位置不同，在上述滴下工序和上述加壓工序之間，具有使上述下模沿水平方向移動(dòng)的移動(dòng)工序；上述加壓工序中的上述上模和上述下模的水平方向的相對(duì)位置的調(diào)整是通過(guò)改變?cè)?上述移動(dòng)工序中移動(dòng)的上述下模的停止位置來(lái)進(jìn)行的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，在上述加壓工序中，通過(guò) 使上述上模下降來(lái)進(jìn)行加壓。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，上述加壓工序中的上述 上模和上述下模的傾斜的調(diào)整是通過(guò)改變上述上模的角度來(lái)進(jìn)行的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求5中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于， 上述兩個(gè)光學(xué)面的位置偏移量是通過(guò)測(cè)定上述光學(xué)元件的透過(guò)波前像差而求得。
7.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求6中任意一項(xiàng)所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于， 上述上模及上述下模的至少一個(gè)，具有用于轉(zhuǎn)印標(biāo)記的標(biāo)記轉(zhuǎn)印部，該標(biāo)記用于識(shí)別相對(duì) 于上述光學(xué)元件的位置。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，上述標(biāo)記轉(zhuǎn)印部由凹部 形成，且上述凹部的深度D為0.5μπι以上、20μπι以下，上述凹部的寬度W為3μπι以上、 200 μ m以下。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的光學(xué)元件的制造方法，其特征在于，上述標(biāo)記的長(zhǎng)度為形成 有該標(biāo)記的光學(xué)面的有效徑的5%以上、30%以下。
10.一種光學(xué)元件的制造裝置，其用于對(duì)熔融玻璃滴進(jìn)行加壓成形從而制造具有對(duì)置 的兩個(gè)光學(xué)面的光學(xué)元件，其特征在于，具有成形模具，其具有上模及下模；加熱單元，其用于將上述成形模具加熱至規(guī)定溫度；滴下單元，其用于向上述下模滴下上述熔融玻璃滴；加壓?jiǎn)卧溆糜谑股鲜錾夏：蜕鲜鱿履Ｑ厣舷路较蛳鄬?duì)移動(dòng)從而對(duì)上述熔融玻璃滴加壓；水平位置調(diào)整單元，其用于調(diào)整對(duì)上述熔融玻璃滴加壓時(shí)的上述上模和上述下模的水平方向的相對(duì)位置；傾斜調(diào)整單元，其用于調(diào)整對(duì)上述熔融玻璃滴加壓時(shí)的上述上模及上述下模的至少一 個(gè)的傾斜。
全文摘要
本發(fā)明提供光學(xué)元件的制造方法及制造裝置，在通過(guò)液滴成形法制造具有對(duì)置的兩個(gè)光學(xué)面的光學(xué)元件的情況下，能夠確保高的偏心精度。該光學(xué)元件的制造方法具有將成形模具加熱至規(guī)定溫度的加熱工序、向下模滴下熔融玻璃滴的滴下工序、使上模和下模沿加壓方向相對(duì)移動(dòng)來(lái)對(duì)熔融玻璃滴加壓從而使光學(xué)元件成形的加壓工序?；谕ㄟ^(guò)加壓工序而成形的光學(xué)元件的兩個(gè)光學(xué)面的位置偏移量，來(lái)調(diào)整加壓工序中的上模和下模的水平方向的相對(duì)位置及傾斜的至少一個(gè)。
文檔編號(hào)C03B11/16GK101815679SQ20088010993
公開(kāi)日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2008年10月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月5日
發(fā)明者坂田忠文, 多田一成, 小川洋一, 蟲(chóng)明信雄, 釜田善浩 申請(qǐng)人:柯尼卡美能達(dá)精密光學(xué)株式會(huì)社